隨著時間的推移，在地下循環的流體會逐漸改變岩石。在利用岩石作為氣候檔案時，必須考慮這些過程。德國波鴻魯爾大學沉積物和同位素地質學研究小組的馬蒂亞斯-穆勒（Mathias Müller）博士與國際同行一起，詳細研究了哈根-霍亨林堡（Hagen-Hohenlimburg）3.8 億年前的石灰岩中保存的氣候資訊。

具有空洞的多孔白雲岩，非常適合地熱利用。資料來源：RUB，Marquard

此外，他也透過分析得出結論，認為這種岩石如今在多大程度上適合用於深層地熱。他的研究成果已於2024 年7 月1 日發表在《地質與宇宙物理學報》（Geochimica et Cosmochimica Acta）。

施特爾滕貝格採石場一側的景觀：不同顏色的岩石是地下成岩過程的產物，這些成岩過程改變了原始石灰岩。圖片來源：RUB, Marquard

為了更好地了解當今的氣候，回顧過去會有所幫助。為此，研究人員使用了所謂的”代用指標”：冰芯、樹年輪或滴水岩等自然檔案中的間接氣候指標。 “馬蒂亞斯-穆勒（Mathias Müller）解釋說：”如果我們想了解幾百萬年甚至幾十億年前的氣候，我們可以研究沉積岩，它們甚至可能儲存了數億年前的海水溫度。 “

灰色馬森卡爾克石灰岩中的珊瑚和腕足類化石，這些化石已經沿著一條垂直裂縫部分成岩為淺棕色白雲岩。圖片來源：Mathias Müller

有一件事會讓這類意義深遠的氣候研究變得更加困難，那就是儲存在這些岩石中的氣候特徵會隨之改變。這過程被稱為成岩作用。這個過程在沉積物沉積於海水中後不久就開始了，並可能持續至今。馬蒂亞斯-穆勒（Mathias Müller）說：”非常古老的岩石通常被埋藏在幾公里深的地下。氣候資訊的變化是由在深處循環的熱流體引起的。在它們能夠穿透岩石的地方，往往會導致岩石中的再結晶或新礦物生長。訊息，或使其完全失去作用。

馬蒂亞斯-穆勒（Mathias Müller）與一個國際研究小組一起，詳細重建了哈根-霍亨林堡地區的岩石中還保存著哪些泥盆紀淺海時期的氣候信息，以及這些信息是在何種過程和條件下發生變化的。研究人員使用岩石學和地球化學方法分析了從Steltenberg 採石場系統採集的大量岩石樣本。

「我們驚訝地發現，岩石中的變化使我們能夠確定大量重要的地質事件，如侏羅紀北大西洋的開闢以及白堊紀晚期以來數百公里外阿爾卑斯山的褶皺和隨後的隆起。放射性鈾-鉛測年法是對儲存在岩石中的所謂疊印事件進行年代分類的關鍵。時期的氣候資訊。

馬蒂亞斯-穆勒（Mathias Müller）分析岩石在數百萬年中的變化。圖片來源：RUB, Marquard

這項研究的結果對於開發深層地熱能岩石也很有意義，因為深層地熱能可能成為能源轉型的促進因素。迄今為止，預測地下哪些區域會出現哪些條件一直是研究人員面臨的一大挑戰。特別是在碳酸鹽岩中，成岩疊壓會導致岩石中的沉澱和溶解現象，對地熱能源的潛在可行性產生巨大影響。

目前的研究結果可以得出初步的樂觀結論，即深層地下的一些特徵過程可能提高了地熱能源的可用性。目前，馬蒂亞斯-穆勒正與弗勞恩霍夫能源基礎設施和地熱能源研究機構IEG 以及北萊茵-威斯特法倫州地質調查局的研究人員一起，致力於研究地表的研究結果對地熱能源在深層的適用性有何影響。

編譯自/ ScitechDaily